CN1428533A - 金属管及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有至少两个内径的小直径金属管。本发明还提供一种用于生产这种金属管的方法。在该方法中，从金属薄板中如此冲切出具有金属管的展开形状的板件，从而所述板件保留部分连接在金属薄板上，将所述板件压制成形为具有至少两个内径的管状体，并且将部分连接在金属薄板上的板件切下以生产出具有至少两个内径的金属管。

Description

金属管及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种具有至少两个内径的形状不规则的金属管及其生产方法。更具体地说，本发明涉及一种能够用于针、注射针头、接管、TV液晶的电子枪等的小直径不规则形状金属管及其生产方法。
背景技术
例如外径为2mm并且用于医用针、注射针头、接管、TV的电子枪等的小直径金属管通常是通过以下步骤生产的：将厚度为0.2mm的金属薄板卷起来同时进行拉伸；紧接着在它进入拉伸模具之前同时进行焊接；通过拉伸模具将焊接好的部件拉伸以形成其外径大约为4-6mm的管子；并且重复该拉伸过程从而生产出具有至少两个内径的侧面轮廓为锥形或阶梯形的成品管制品。图12显示出通常的拉伸过程。在图12中，通过模具2对已经形成为外径为4-6mm的金属管进行拉伸，所述模具具有横断面更小的模孔以由此减小外径并且生产出其横断面与模具的孔相同的管子。在该图中，在管子1中插入有管塞3，用来防止在拉伸过程中在管子1的内表面上出现皱纹。
但是，当在反复拉伸之后管子1的直径变小时，在管子1中插入管塞3变得不可能，并且不可避免地要在没有管塞的情况下进行这种拉伸。当在管子1中没有插入管塞3的情况下对管子1进行拉伸时，管子1的内表面变得褶皱，并且该内表面其表面粗糙度将增加，这会导致流体流经该管子1所受到的阻力增加。表面粗糙度的增加还会导致表面积增加，这就引起污染物和杂质吸附在其上。当该管子用于非常关心卫生的医疗用途时这是一个严重的问题。虽然存在这种情况，但是迄今为止仍然没有能够消除粗糙内表面的问题的小直径管。
如上所述，目前强烈需要这样一种小直径金属管及其生产方法，该金属管具有光滑的内表面，该内表面具有至少两个内径，并且所述金属管可以用于注射针头。
发明概述
本发明的一个目的在于，通过提供一种具有至少两个内径的小直径金属管来消除如上所述的现有技术中的问题。
本发明的另一个目的在于，提供其生产方法。
为了获得如上所述的目的，本发明提供一种具有至少两个内径的金属管，其中所述管子的内表面其在表面粗糙度中的最大高度差(Rf)最高为3μm，并且所述管子其最小内径最高为2mm并且最大内径最高为5mm。
本发明还提供一种用于生产具有至少两个内径的金属管的方法，该方法包括以下步骤：
如此从金属薄板中冲切出具有金属管的展开形状的板件，从而该该板件留有部分与金属薄板连接；
将该板件压制成形为具有至少两个内径的管状体；并且
将部分连接在金属薄板上的板件切下来以生产出具有至少两个内径的金属管。
在本发明的金属管生产方法中，板件在已经被压制形成为具有至少两个内径的管状体之后优选在其上的接缝处进行焊接以生产出具有至少两个内径的金属管。
在本发明的金属管生产方法中，在压制成形步骤中，优选使在板件中与通过压制成形获得的管子的远端或近端相对应的部分从金属薄板的平面中向上或向下运动，从而使管子的中心轴线在压制成形期间将与金属薄板的平面平行。
本发明还提供一种由本发明的方法生产出的金属管。
附图的简要说明
图1A、1B和1C为本发明一些实施方案的管子的前视图、侧视图和后视图；
图2A-2E为本发明其它实施方案的管子的前视图、侧视图和后视图；
图3A和3B示意性地显示出根据本发明的方法的管子生产，图3A为当已经从一块金属薄板中冲切出具有管子的展开形状的板件时的视图，图3B为当已经通过压制成形使所述板件卷起来时的视图；
图4C和4D示意性地显示出根据本发明的方法的管子生产，图4C显示出已经被压制成形为U形的板件，并且图4D显示出已经被压制成形为管子的板件；
图5为在生产图1A的金属管中所用的模具的横向剖视图；
图6A和6B显示出在使用图5的模具生产图1A的管子中与图4C相对应的阶段，图6A为从具有更小的内径的管子侧剖开的剖视图，并且图6B为从具有更大内径的管子侧剖开的剖视图；
图7为在已经通过在图4D中所示的步骤形成为管子的板件、模具和金属薄板之间的几何关系的横向剖视图；
图8为本发明方法的另一个实施方案的视图，其中除了用于生产管子的模具之外还使用了芯棒；
图9显示出在通过本发明的方法生产图1B的管子中与图3A相对应的阶段；
图10为在生产图1B的金属管中所使用的模具的横向剖视图；
图11显示出在通过本发明的方法生产图1C的管子中与图3A相对应的阶段；
图12显示出在传统管子生产工艺中的拉伸步骤。
优选实施方案的详细说明
接下来，将参照在这些附图中所示的优选实施方案对生产本发明金属管的方法以及由这种方法生产出的金属管进行说明。
本发明的金属管其特征在于，其具有至少两个内径的不规则形状。通常，这些管子包括：一种具有如在图1A中所示一样的圆形横断面的中空管8，该中空管从具有更小内径的远端逐渐变化到具有更大内径的近端；一种具有阶梯形侧面外形以及如在图1B中所示的圆形横断面的中空管8，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间其内径从远端到近端是不同的中间部分；以及一种具有如在图1C中所示一样的圆形横断面的中空管8，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间的过渡部分。在图1A至1C中，参考标号9表示管子8的中心轴线。在图2A至2E中显示出根据本发明的管子的其它实施例。图2A显示出具有四边形横断面的中空管，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间的过渡部分。图2B显示出一种中空管，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间的过渡部分，并且其中所述远端部分具有一种圆形横断面，而所述近端部分具有四边形横断面。图2C显示出一种具有圆形横断面的中空管，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间的过渡部分。图2D显示出一种具有六边形横断面的中空管，该中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分以及位于所述远端和近端部分之间的过渡部分。图2E显示出一种具有圆形横断面的中空管，所述中空管包括内径较小的远端部分、内径较大的近端部分、形成在所述远端和近端部分之间并且具有相互不同并且也与远端和近端部分的直径不同的中间直径的两个第一和第二中间部分、以及形成在所述远端部分和第一中间部分之间、在第一和第二中间部分之间以及在第二中间部分和近端部分之间的过渡部分。
具有至少两个内径的这种金属管的通常用途是用在硬膜外注射中的注射针头。在插入该注射针头以供在硬膜外注射中使用的情况中，针头的锥形或阶梯形外形用作用来使针尖定位的传感器或指示器，由此防止神经和其它细小组织受到已经进入太深的针头伤害。
在本发明中，如由在图2A至2E中所示一样多边形例如四边形或六边形或者椭圆形举例说明的一样，该管子还具有圆形以外的横断面。
在本发明中，所述管子通常其外径最大为8mm，优选最大为5mm。当该管子用作注射针头时，该管子其外径可以最大为2mm，优选最大为1mm，并且更优选最大为0.4mm。当外径处于这个范围内时，用作注射针头的管子将降低其进入皮肤的阻力，并且与注射相关的疼痛将降低。
在本发明中，该管子具有至少两个内径，并且在这至少两个内径中，最大的内径最大为5mm，优选最大为1.5mm，并且更优选最大为0.8mm。
在管子的所述至少两个内径中，最小内径最大为2mm，优选最大为1mm并且更优选最大为0.5mm。
当该管子具有在这个范围内的内径时，该管子在具有处于上面规定的范围内的外径时将具有足够的管子所需要的强度。
在本发明中，管子内表面在由JIS B-0601(1994)所限定的表面粗糙度中的最大高度差(Rf)最大为3μm，优选最大为2μm，并且更优选最大为1μm。当该管子内表面其Rf在上面规定的范围内时，该管子的整个表面将是光滑的并且没有大的划痕，从而该管子将非常适用于用作医用装置。
构成该管子的金属并不限于任何特定的金属，并且可以使用的金属包括可以钢材例如不锈钢；有色金属结构材料例如铝、铜或钛；耐热材料例如镍、钴或钼；低熔点金属材料例如铅或锡；贵金属材料例如金、银或铂或者上面任意金属的合金。
该管子其长度没有限制。但是当该管子用作注射针头时，必须根据该管子所要求的强度来适当地选择不可避免地具有薄壁厚的管子的长度。例如，当该管子用作注射针头时，其直径与注射针头规格25-33相对应的管子其维氏硬度应该至少为200。
接下来，将对生产本发明的金属管的方法进行说明。图3A、3B、4C和4D显示出一种根据本发明的方法生产金属管的通常工艺。更具体地说，图3A、3B、4C和4D显示出生产具有在图1A中所示的圆形横断面的锥形管的工艺，该管子具有直径较小的远端和直径较大的近端。但是，要注意的是，由这些图面所示的过程是用来便于理解本发明的方法，而本发明的方法决不会受到这种说明的限制。
在本发明的方法中，如在图3A中所示一样，从厚度为0.25mm的金属薄板4中冲切下具有管子的展开形状的板件5。在该步骤中，重要的是，所述板件5没有完全被冲切出金属薄板4，而是留有部分与薄板4连接。可以根据具有至少两个内径的管子的最终形状来适当地选择被冲切出的板件5的形状。在图3A-4D的情况中，所生产的管子是锥形管，并且所述板件5的形状为一种具有两个相对短边的梯形，其中一个短边比另一个短边更短，并且在图3A中，在梯形的短边中的中心部分6保留没有被切掉，从而形成将板件5联系在金属薄板4上的联系带6。
要注意的是，在从金属薄板4冲切板件5中所采用的方法并不限于机械冲切，可以通过采用激光等从金属薄板4中热冲切出板件5。
接下来，如在图3B中所示一样使用上下半模7a和7b从上下侧面对所述板件5进行压制成形。在图3B的情况中，围绕着延伸穿过相对的联系带6的轴线通过凸形上半模7a和凹形下半模7b将所述板件5压制成形为一种弯曲的形状。
在压制成形中，板件5中与所得到的管子8的远端或近端相对应的部分优选相对于金属薄板4的平面向上或向下移动，从而管子8的中心轴线将在压制成形过程中与金属薄板4的平面平行地延伸。
虽然由该压制成形获得的管子8具有至少两个内径，但是由于在该板件5中与管子8的远端和近端相对应的部分连接在金属薄板4上，所以通过使板件5中与所得到的管子8的远端或近端相对应的部分相对于金属薄板4向上或向下运动，从而使管子8的中心轴线保持与金属薄板4的平面平行。
更优选的是，在使板件5中与所得到的管子8的远端或近端相对应的部分相对于金属薄板4向上或向下运动之后管子8在压制成形过程中的中心轴线位于远离金属薄板4平面的位置处。
在图3B中，由于管子8的远端(其内径较小的端部)从金属薄板4的平面中上升同时将管子8的近端(其内径较大的端部)保持在与金属薄板4的平面相同的平面中，所以管子8的中心轴线在压制成形过程中与金属薄板4的平面平行地延伸，同时与金属薄板4的平面相距一定距离，并且更具体地说处于位于金属薄板4的平面上方的位置处。
为了从金属薄板4的平面中使由板件4压制形成的管子8的远端升起，可以通过使用具有适当结构的模具来压制形成通过联系带6与金属薄板4连接的板件5。例如，当如在图1A中所示一样所形成的管子8是具有小直径远端和大直径近端的横断面为圆形的锥形中空管时，可以通过使用上下半模7d和7e来实现所述压制成形，所述半模形成与在图5中所示一样的管子8的外形相对应的横断面形状。如从图5中可以理解的是，当采用半模7d和7e时，管子8的中心轴线9在压制成形过程中将与金属薄板4平行地延伸，并且将位于远离金属薄板4的平面的位置处。图6A和6B显示出当通过使用在图5中所示的上下半模7d和7e生产在图1A中所示的管子8时与图4C相对应的生产阶段。图6A为从内径较小的管子8的侧面看的剖视图，而图6B是从直径较大的管子8的侧面看的剖视图。如从图6A和6B中可以理解的是，管子8的中心轴线9在金属薄板4的平面上方并且远离该平面的位置处延伸。
通过参照图3A至4D，在其中使与管子8的远端(其内径更小的端部)相对应的板件部分从金属薄板中上升由此将所得到的管子8的中心轴线9设置成与金属薄板4平行并且位于其上方的情况中，已经对用于在压制成形过程中将管子8的中心轴线9设置在与金属薄板4的平面平行的位置处并且还在远离金属薄板的位置处的方法进行了说明。但是，本发明的方法并不限于这种方法，并且与所得到的管子8的远端或近端相对应的板件5部分可以相对于金属薄板4向上或向下移动同时板件5通过联系带6部分与金属薄板4连接。更具体地说，与所得到的管子8的近端(其内径更大的端部)相对应的板件5的部分可以从金属板4中向下移动，同时使与所得到的管子8的远端(其内径更小的端部)相对应的板件5的部分保持在与金属薄板4的平面相同的平面中，由此与在图3A至4D中所述的情况相反将管子8的中心轴线9设置成与金属薄板8的平面平行并且位于其下方。
要注意的是，虽然管子8的中心轴线9在压制成形过程中优选保持在远离金属薄板4的位置处，但是在本发明的范围内还包含这样一种方法，其中通过压制成形来进行的这种管成形是通过使管子8的中心轴线9保持在与金属薄板4的平面相同的平面中来实现的。在这种情况中，可以使用具有适当结构的模具，从而该管子8的远端(其内径较小的端部)和近端(其内径较大的端部)具有不同的位移量。例如，通过适当地调节下模具在板件下面的位移量从而使得管子8的中心轴线8处在与金属薄板4的平面相同的平面中并且同时与该金属薄板4的平面平行，由此可以将该板件5压制成形为具有至少两个内径的管子8。
在本发明方法的优选实施方案中，管子8的中心轴线9在远离金属薄板4的平面的位置处延伸，因此连接板件5和金属薄板4的联系带6应该比与管子8的中心轴线9和金属薄板4的平面之间的距离相对应的长度更长。虽然可以根据管子尺寸(外径和长度)来适当地选择该联系带6的长度，但是这些联系带的长度X(mm)和管子8的外径R(mm)优选满足以下关系：
X≥R/2
其中R为管子8在近端或远端处的外径，其离金属薄板4的平面的距离大于其它。
上面所限定的关系是优选的，因为当联系带6的长度和管子8的外径满足如上关系时有利于管子生产。
图4C显示出已经被压制成形到一定程度的板件5。在图4C中，板件5已经卷曲成U形。可以通过采用在图3B中所示的上下半模7a和7b或者通过采用具有不同形状的模具进行压制成形来实现这种成U形的卷曲。通过使用凹形上模7c将已经卷曲成U形的板件5进一步压制成形为如在图4D中所示的管子。图7为横向剖视图，它显示出已经通过图4D的步骤形成的管子8相对于上下半模7h和7i和金属薄板4的位置。如从图7中可以理解的是，夹在上下半模7h和7i之间的管子8的中心轴线9与金属薄板4的平面平行并且在其上方延伸。另外，那些本领域普通技术人员所容易理解的是，可以通过使用不同结构的模具采用几个压制成形步骤来实现如在图4D中所示一样的压制成形为管子的程序。另外，如在图8中所示一样，可以通过在上下半模7j和7k之外使用芯棒10来将在图4C中所示的U形板件5卷曲成管子。
本发明的方法不仅能够生产如上所述的锥形管，而且还能生产具有如在图1B中所示一样的横断面的中空管，该中空管具有阶梯形侧面轮廓，并且该中空管包括其内径较小的远端、其内径较大的近端以及在所述远端和近端之间的中间部分，该中间部分其内径从远端到近端是变化的。在生产具有如在图1B中所示的形状的管子中，从如在图9中所示一样的金属薄板4中冲切处具有管子8的展开形状的板件5，并且该板件5的短边中的中央部分6保留没有被切断以形成将板件5连接在金属薄板4上的联系带6，并且可以通过使用上下半模7l和7m压制成形出板件5，所述上下半模形成与在如在图10中所示一样的管子8的侧面轮廓相对应的阶梯形横断面。
通过压制成形而形成的管子的接缝在一些用途中应该流体密封地连接，例如当如在注射针头的情况中一样通过使流体从中流过来使用该管子时。通过使用粘合剂连接接缝。但是，由于该管子由金属制成并且其外径为1mm或更小，所以优选沿着其接缝焊接该管子。优选通过使管子的基质熔融例如通过激光焊接例如二氧化碳激光焊接、YAG激光焊接、准分子激光焊接等来焊接所述接缝，其中二氧化碳激光焊接和YAG激光焊接在它们的可用宽度性、低成本和对微型机加工的适应性方面是优选的。
可以通过在焊接接缝之后切断位于薄板4和板件5之间的联系带6来获得本发明的管子。当用在其中不是特别需要流体密封连接的用途时，该管子没有被焊接。在这种情况中，在通过压制成形板件5来形成管子8之后，可以通过切断位于薄板4和板件5之间的联系带6来获得管子。
可以根据该管子8所期望的用途来对这样生产出的管子8进行进一步的加工。例如，当该管子8用作注射针头时，应该对管子8进行进一步的加工，例如通过适当的传统方法为管子设置边缘。
实施例
接下来，将参照以下实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
采用在图5中所示的上下半模7d和7e，通过在图3A至4D中所示的程序用厚度为0.05mm的不锈钢(SUS304)薄板生产出如在图1A中所示一样的横断面为圆形的中空管，该管子从内径更小的远端逐渐变化到其直径更大的近端。所得到的中空管具有如下尺寸：
最大直径断面
外径：1mm，内径：0.9mm
最小直径断面
外径：0.7mm，内径：0.6mm
长度：20mm
Rmax：0.8μm
实施例2
通过冲切出具有如在图9中所示一样的形状的板件并且使用在图10中所示的上下半模7l和7m来对所述板件进行压制成形，从而用厚度为0.1mm的不锈钢(SUS304)薄板生产出具有阶梯形侧面轮廓的在图1B中所示一样的中空管。该中空管其横断面为圆形，并且它具有其内径较小的远端部分、其内径较大的近端部分以及在远端和近端部分之间的中间部分，该部分的内径从远端部分到近端部分是不同的。所得到的中空管具有如下的尺寸：
最大直径断面
外径：1.5mm，内径：1.3mm
中间直径断面
外径：1mm，内径：0.8mm
最小直径断面
外径：0.8mm，内径：0.6mm
长度：20mm
Rmax：1.1μm
实施例3
通过冲切出具有如在图11中所示一样的形状的板件并且使用具有与管子的侧面轮廓相对应的形状的模具对所述板件进行压制成形，从而用厚度为0.05mm的不锈钢(SUS304)薄板生产出如在图1C中所示一样的中空管。该中空管其横断面为圆形，并且它具有其内径较小的远端部分、其内径较大的近端部分以及在远端和近端部分之间的过渡部分。所得到的中空管具有如下的尺寸：
最大直径断面
外径：0.35mm，内径：0.25mm
最小直径断面
外径：0.2mm，内径：0.1mm
长度：20mm
Rmax：1.7μm
尽管存在至少两个内径，但是本发明的管子仍具有光滑的内表面，并且该管子能够很好地用于这样的用途例如用于硬膜外注射的注射针头。
本发明的方法能够生产出这样一种小直径金属管，该金属管具有至少两个内径，并且具有锥形、阶梯形或其它侧面外形。

Claims (5)

1.一种具有至少两个内径的金属管，其中所述管子的内表面其在表面粗糙度中的最大高度差(Rf)最大为3μm，并且所述管子其最小内径最大为2mm并且最大内径最大为5mm。
2.一种用于生产具有至少两个内径的金属管的方法，该方法包括以下步骤：
如此从金属薄板中冲切出具有金属管的展开形状的板件，从而该该板件留有部分与金属薄板连接；
将该板件压制成形为具有至少两个内径的管状体；并且
将部分连接在金属薄板上的板件切下来以生产出具有至少两个内径的金属管。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述板件在已经被压制形成为具有至少两个内径的管状体之后在其上的接缝处进行焊接以生产出具有至少两个内径的金属管。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中，在压制成形步骤中，使在板件中与通过压制成形获得的管子的远端或近端相对应的部分从金属薄板的平面中向上或向下运动，从而管子的中心轴线在压制成形期间将与金属薄板的平面平行。
5.一种由如权利要求2至4中任一项所述的方法生产出的金属管。
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